11

—

ИСХОДНАЯ_

- (СЫРАЯ)ВОДА--,---~

Рис 4.11. Щпшципиапьная cxestu солнечво-топливвой котельной в г. Нариманове УзССР

I - солнечный Коллектор; 2 - водоводяной теплообменник; 3 - насос гелиоконтура; 4 ~ расширительный бак; 5 — теплообменник исходной (сьфой) воды; 6 — блок химической водоочистки; 7 — теплообменник химически очищенной водьг; 8 — деаэратор; 5 — деаэра-торный бак; 10 — баки-аккумуляторы; 11 — подпиточный насос; 12 — котельный агрегат; 13 — сетевой насос; 14 — теплосеть

Теплоноситель (антифриз, циркулирующий в гелиоконтуре) нагревается в солнечных коллекторах и передает тепло воде для системы горячего водоснабжения через теплообменник. Нагретая вода накапливается в баках-аккумуляторах. В том случае, когда температура недостаточна, вода может догреваться до необходимого уровня дублером теплообменником за счет тепла от топливной котельной: Солнечные коллекторы общей площадью 902,4 ур- установлены на уровне земли под углом 45° к горизонту и ориентированы на юг.

С апреля 1986 г. в пос. Водник (г. Нариманов Узбекской ССР) эксплуатируется солнечно-топливная котельная, разработанная ТашЗНИИЭП. Эта установка (рис. 4.]]) обслуживает жилой микрорайон с населением около 5 тыс. человек. В числе зданий, обслуживаемых котельной, -комплекс двух-, четырех- и девятиэтажных домов, детский сад, школа, кинотеатр, магазин.

Солнечно-топливная котельная состоит из существующей котельной, работающей по открытой схеме, и гелиоприставки, которая служит для предварительного нагрева до 30 ... 45 °С подпиточной

UK I

.А

ВСЕГО 34 РЯДА

.6 ■9

4^^

Ну:

Рис 4.12. Схема соединения (о) и обвязки солнечных коллекторов нечетного (б) и четного (в) рядов в соявечно-гопливвой котельной г. Нариманове УзССР

1 - солнечный коллектор; 2 - нижний розлив; 3 - верхний розлив; 4 - подающая магистраль; 5 обратная магистраль; 6 - межрядная перемычка; 7 - запорно-регулирующий вентиль; 8 — спускная пробка; 9 — автоматический воздухоотводчик

ВОДЫ, расходуемой на нужды горячего водоснабжения. До требуемой температуры 60 "с вода догревается в котлах, работающих на газе. При наличии солнечной радиации включается насос гелиоконтура, вода после подогрева в коллекторах поступает в водоводяной подог реватель, где отдает тепло холодной подпиточной воде, прошедшей химическую очистку в котельной. Подогретая подпиточная вода

г

возвращается в контур котельной. На зимнее время гелиоконтур опорожняется и не используется до окончания отопительного сезона.

Солнечные коллекторы общей площадью 902,7 м^ установлены на уровне земли под углом 40° к горизонту. Коллекторы размещены рядами {рис. 4.12), в каждом не более 48 шт. Ряды соединены параллельно. По нечетным рядам вода из подающей магистрали проходит через коллекторы к перемычке, по четным - движется в противоположном направлении от перемычки в обратную магистраль.

Среднесуточный КПД солнечной установки в период зксплуатации с апреля по сентябрь составил 0,45 ... 0,63. Более высокое значение КПД гелиоприставки солнечно-топливной котельной по сравнению с пообъектными системами горячего водоснабжения обусловлено низкой средней температурой в гелиоконтуре приставки. Температура в гелиоконтуре обследованного объекта составила 31 ... 37 "С, в то время как, например, в гелиосистеме горячего эодоснабжения 4-этажного дома (без топливного догревателя), она была 52 ... 60 "С. С повышением температуры в гелиоконтуре возрастают потери воспринятого солнечного тепла в окружающую среду и снижается КПД.

Гелиоприставка к существующей котельной проста в эксплуатации. Включение ее в работу не требует реконструкции топливной котельной кроме устройства двух врезок для контура потребления на трубопроводе химически очищенной воды.

Принципиально новое решение выполнено в экспериментальном проекте солнечно-топливной котельной в 600 квартале г. Ашхабада, которая эксплуатируется с 1987 г. В этой котельной, разработанной ЦНИИЭП инженерного оборудования, солнечная установка не является приставкой к отопительной котельной, а объединена с ее технологической схемой и образует с баками-аккумуляторами, насосами и теплообменниками котельной контур химически очищенной и деаэрированной воды, обеспечивающий на входе в солнечные коллекторы поступление охлажденной воды с постоянной температурой (рис. 4.13). При недостаточной солнечной радиации для нагрева воды в системе коллекторов до температуры 60 "с, вода догревается в теплообменнике догрева котловой водой и поступает в баки-аккумуляторы. При достаточной солнечной радиации теплообменник догрева полностью отключается. На зимний период гелиоконтур опорожняется и не используется до окончания отопительного сезона. Опорожнение всей системы происходит через всасывающую линию насосов горячего водоснабжения.

Солнечные коллекторы общей площадью 766 м^ установлены на уровне земли под углом 30° к горизонту и ориентированы на юг. Они соединены между собой в секции по 24 шт. (рис. 4.14). Тепловая схема комбинированной солнечно-топливной котельной предусматривает

-H~i~h<-

-o<i-[Y}W

III 1

fiifii

тш

ШШШ

J__:_________о t

Рис 4.14. Схема тала в г. Ашхабаде

котельной 600 квар-

оптимальный нагрев воды в коллекторах до 40 ... 50 °С. Более высокая температура нецелесообразна по условиям работы технологической схемы котельной, что и позволяет повышать эффективность работы коллекторов.

Включение в технологическую схему теплоснабжения оборудования водоподготовки и деаэрации исходной (сырой) воды ограничивает долю замещения солнечной энергией нагрузки горячего водоснабжения (по среднегодовой нагрузке) на величину ttq/d ^^.в ЮО % в соответствии с формулой, учитывающей нагрузки на солнечные коллекторы:

Оск-Ог.в.срО-Дч/Лг.в).

где Qg_^ - количество теплоты, вырабатываемой солнечной установкой, Дж; 0[..в.ср ~ количество теплоты, вьфабатываемой котельной на нужды горячего водоснабжения (по среднечасовой нагрузке, Дж; Д = /j, g_ — /^щд - температурный перепад воды в

вакуумном деаэраторе, °С; л ^ = t,,g — — температурный перепад воды от 65 до 15 "С; хво ~ температура химически очищенной воды после теплообменника (перед поступлением в вакуумный деаэратор), °С.

В соответствии с рекомендациями оптимальный недогрев химически очищенной воды до температуры деаэрации составляет 15 ... 25 °С, т.е. Af<? = «r.B-xBo = 15...25 0C.

При г.в ° ^ °С, х.в = 15 °С (для южных районов в межотопительный период)

Ос.к.ср = (0.625 ...0,375)Ог.в.ср.

Т.е. тепловая нагрузка на солнечные коллекторы (среднечасовая) составляет -^60... 40 % средней нагрузки горячего водоснабжения.

Таким образом, для солнечно-топливных котельных доля замещения солнечной энергией нагрузки горячего водоснабжения свыше 60 % нецелесообразна по условиям технологической схемы комбинированной котельной. Однако для солнечных приставок такой вывод сделать нельзя, так как их включение не зависит от технологической (теплотехнической) схемы котельной.

Переоборудование существующих отопительных котельных, где по ряду причин отсутствует химическая доочистка и деаэрация, для солнечно-топливного режима работы возможно путем создания солнечной приставки. Включение последней в технологическую схему котельной, т.е. создание солнечно-топливной котельной, в таких случаях нецелесообразно, так как связано с большими капитальными затратами.

В технических решениях, разработанных ЦНИИЭП инженерного оборудования для котельной г. Чарджоу, рассмотрена работа солнечного контура при использовании двух видов теплоносителя: деаэрированной химически очищенной воды и антифриза. Применение двухкон-турной схемы солнечного теплоснабжения вызвано необходимостью защиты внутренних поверхностей коллекторов от коррозии, а также имеет целью увеличить продолжительность и надежность работы устанорки.

Солнечная приставка к котельной (рис. 4.15) предназначена для предварительного нагрева исходной (сырой) воды, расходуемой на нужды горячего водоснабжения, до 30 ... 40 °С. Дальнейший догрев воды до требуемой температуры 60 "С осуществляется в теплообменнике догрева котловой водой. После теплообменника вода поступает в баки-аккумуляторы горячей воды, откуда насосами горячего водоснабжения подается потребителю. Солнечная приставка включает в